Napędy liniowe niebawem we wszystkich maszynach

Maszyna po wielu latach pracy może być tak dokładna jak nowa maszyna, i jest to jedna z najistotniejszych zalet rozwiązań na napędach liniowych.

Po kilku latach nieobecności na targach Drema w Poznaniu, w tym roku można było poznać aktualną ofertę maszyn dla branży meblarskiej i drzewnej…

Przemysław Kimla: Każdego roku nasza firma jest obecna w Poznaniu na czerwcowych targach obrabiarek, natomiast chyba z siedem lat nie byliśmy obecni na Dremie. W tym roku przyjechaliśmy tu z maszynami, do których na dobre zawitała technika liniowa. Pokazujemy między innymi frezarkę na napędach liniowych, czyli takie typowe centrum obróbcze, szybkobieżne, do obróbki elementów z bardzo dużymi wydajnościami. Wielu producentów mebli z aluminiowymi elementami produkuje swoje elementy właśnie na takich ma- szynach. Przywieźliśmy również cutter do skór i materiałów obiciowych na napędach liniowych. Jest to niesamowicie szybka maszyna, bo osiąga prędkość posuwu do 3 m/s i przyspieszenie 1 g. Są to wartości nieosiągalne przez inne maszyny tego typu oferowane na rynku. I nie mówimy o różnicach rzędu 10-20 proc., tylko o wielokrotności.

Napędy liniowe stają się standardem w obrabiarkach firmy KIMLA?

P.K.: Prawie wszystkie typy maszyn, które produkujemy, oferujemy w wersjach o napędach standardowych oraz o napędach liniowych. Ale już niedługo to się zmieni, bo we wszystkich naszych maszynach będziemy instalować napędy liniowe. Jako pierwsza firma na świecie zaczęliśmy stosować napędy liniowe w routerach i w maszynach do nestingu, bo są to rozwiązania dla najbardziej wymagających klientów, którzy oczekują wydajności, szybkości, dokładności i takiego samego działania po 10 latach jak tuż po zakupie.

Maszyny z napędami liniowymi uzyskują nieprawdopodobne dokładności i szybkości, ale to nie jedyne ich zalety?

P.K.: Dużym problemem standardowych obrabiarek jest to, że mechaniczne przekładnie zużywają się na skutek tarcia. Rozwiązanie z silnikiem serwo zawiera przekładnię planetarną, która napędza kółko zębate, poruszające się po listwie zębatej. Wszystkie te elementy, trąc o siebie, zużywają się i maszyna, która może być bardzo dokładna po zakupie, już po roku może wykazywać pewne niedokładności, a po kilku latach w zasadzie powinno się przeprowadzić jej generalny remont, ponieważ w takich napędach pojawiają się luzy, dokładność spada, a jakość krawędzi pogarsza się ze względu na wibracje.

Maszyny z napędami liniowymi nie wykazują takich cech?

P.K.: Nie wykazują, ponieważ pola magnetycznego nie da się zużyć, a w maszynie z napędami liniowymi nie występują przekładnie i serwonapędy obrotowe, które zamieniają ruch obrotowy na ruch liniowy. Nie ma przekładni planetarnych, a napęd odbywa się magnetycznie, bezdotykowo. W związku z tym maszyna może być po 10 latach tak samo dokładna jak nowa. Dodatkowo, maszyna ma fenomenalną wręcz dokładność, dzięki zastosowaniu liniałów pomiarowych angielskiej firmy, o rozdzielczości 1 nanometra i dokładności 5 mikrometrów na metrze. Są to wartości niespotykane w tego typu urządzeniach, głównie z tego powodu, że napędy liniowe stosowane w obrabiarkach CNC do tej pory były stosowane przez inne firmy, ale niezwykle rzadko. Były to głównie bardzo wyspecjalizowane maszyny do obróbki form wtryskowych, tłoczników, wykrojników, maszyny narzędziowe. Z tym, że ceny takich maszyn zazwyczaj zaczynają się od miliona złotych w górę. Zastosowanie napędów liniowych w routerach przez wiele firm zostało uznane za zupełnie nieopłacalne, ponieważ maszyna kosztowałaby tak dużo, że byłaby niesprzedawalna.

Pana firma, jako pierwsza, zastosowała napędy liniowe w wycinarkach laserowych…

P.K.: Ze względu na to, że dostrzegaliśmy pewne ograniczenia napędów liniowych, produkowanych komercyjnie przez firmy produkujące komponenty do produkcji maszyn, podjęliśmy decyzję o opracowaniu własnego napędu liniowego wysokiej gęstości mocy. Zastosowaliśmy na rdzenie nowoczesny materiał o wysokiej indukcji nasycenia, co stworzyło możliwość trzykrotnego zwiększenia mocy napędu, bez podniesienia jego masy. To jest bardzo ważne, ponieważ dzięki temu zwiększyliśmy dynamikę. Gdy rozwinęliśmy produkcję napędów liniowych w naszej firmie, dzięki zoptymalizowaniu kosztów produkcji, udało nam się znacznie obniżyć koszty tego rozwiązania i standardowe routery na napędach liniowych są droższe od rozwiązań standardowych o napędach zębatych tylko o 100 000 zł.

Napędy liniowe starszej generacji były cięższe od napędów obrotowych, co generowało też pewne ograniczenia…

P.K.: Nowoczesne napędy liniowe o wysokiej gęstości mocy, które są produkowane przez naszą firmę, są lżejsze od napędów standardowych obrotowych mniej więcej 30 proc., ale przy tej samej objętości mają kilkakrotnie większą moc. Dlatego są napędami, które potrafią pracować szybciej, płynniej i dokładniej. Dzięki temu możemy uzyskiwać większe przyspieszenie, większą dynamikę i dokładność. Powierzchnie krzywoliniowe mogą być obrabiane z jakością, przy której obróbka krawędzi pleksi jest tak przezroczysta jak front tego materiału. Dzięki temu możemy wykonywać takie elementy bez jakiejkolwiek dodatkowej obróbki szlifowania czy polerowania, ponieważ detal zdjęty z maszyny wygląda od razu perfekcyjnie.

Można powiedzieć, że są to maszyny trzeciej generacji?

P.K.: Uważam, że tak. Od 2016 roku weszła do naszej produkcji nowa ma- szyna, o wadze 5,5 t, bo każda kolejna generacja jest sztywniejsza, silniejsza, o większej dynamice. Właśnie ta trzecia generacja jest pierwszą generacją, która może być wyposażona w napędy liniowe. Obecnie coraz więcej klientów przekonuje się do tych rozwiązań, ponieważ klient, który kupi maszynę o napędzie liniowym, widząc różnicę w stosunku do poprzednich swoich maszyn o napędach zębatych, już nigdy więcej nie chce kupić maszyny o napędach standardowych. Dzięki zwiększonej dynamice i zwiększonej płynności ruchu może uzyskiwać dużo większą jakość, przy zwiększonej prędkości posuwu. W niektórych zastosowaniach jedna maszyna o napędach liniowych potrafi zastąpić dwie maszyny o standardowych napędach zębatych. Dzięki temu przy wykonywaniu pewnych prac można zaoszczędzić czas, miejsce, ilość załogi potrzebnej do produkowania danej ilości produktów. Dodatkowo cały czas jest optymalizowany system sterowania, który już od wielu lat jest wyjątkowy pod względem integracji z systemem nestingu.

W tym zakresie firma KIMLA ma także osiągnięcia…

P.K.: Nasza firma produkuje własne systemy sterowania o bardzo dużej wydajności, wyposażone w opatentowaną przez naszą firmę funkcję dynamicznej analizy wektorów. Jest to rozwiązanie, które umożliwia wykonywanie bardzo wydajnie skomplikowanych prac, składających się z dużej liczby krótkich odcinków, po których – w tradycyjnych rozwiązaniach – większość maszyn zatrzymuje się, drga, pracuje z nierówną prędkością, co powoduje problemy jakościowe i ogranicza wydajność maszyny. Nasz system sterowania potrafi prze- analizować do 15 000 ruchów maszyny na sekundę do przodu. Dzięki temu optymalizuje sobie prędkość poruszania się po skomplikowanych kształtach. Może to wykonać najszybciej jak się da, uwzględniając ograniczenia fizyczne samej maszyny i możliwości skrawania narzędzia. Optymalizacja prędkości odbywa się „w locie”. Nie jest to rozwiązanie polegające na prostej zmianie prędkości posuwu ścieżki, tylko maszyna sama ocenia przyspieszenia odśrodkowe występujące na skomplikowanych kształtach i dobiera prędkość, aby można było tę trasę pokonać w jak najkrótszym czasie, przy zachowaniu zadanych parametrów.

Czy obsługa maszyn liniowych wymaga od operatorów jakichś specjalnych umiejętności?

P.K.: Obsługa maszyn liniowych jest taka sama jak rozwiązań standardowych. Napędy liniowe są praktycznie bezobsługowe, ponieważ bezdotykowa praca powoduje, że są to rozwiązania niemal wieczne, w napędach liniowych nie ma żadnych zużywających się elementów.

Jak wykonywane są napędy liniowe?

P.K.: Napędy są wykonywane przez naszą firmę poprzez wykrawanie kształtek magnetowodów z blach o wysokiej indukcji nasycenia i składanie w pakiety. Wykonywane są także uzwojenia, składane w zespoły oraz zalewane żywicą. Następnie są one w komorze próżniowej odgazowywane, a po zastygnięciu zalewy są frezowane do precyzyjnych gabarytów. Zespoły magnetyczne są składane na stanowiskach automatycznego montażu. Są to elementy produkowane na bardzo dużą skalę, ponieważ w rozwiązaniach z napędami liniowymi cała długość osi musi być wyposażona w ścieżki magnetyczne, składające się z tysięcy magnesów neodymowych. To jest główny powód, który generuje koszty napędów magnetycznych. Jeżeli natomiast jest już wykonana inwestycja, to napęd nie potrzebuje obsługi technicznej ani wymiany tych elementów.

Dlaczego jeszcze niewiele firm, obecnych choćby na Dremie, podąża waszymi śladami, jeśli chodzi o napędy liniowe?

P.K.: Jesteśmy pierwszą firmą, która wprowadziła na skalę masową napędy liniowe do tego typu maszyn i, jak na razie, nie widzimy rozwiązań konkurencyjnych, które by oferowały podobne maszyny. Jesteśmy pionierami w tym zakresie, głównie dlatego, że jesteśmy prawdopodobnie jedyną firmą na świecie, która będąc producentem obrabiarek, produkuje własne napędy liniowe. Inne firmy napędy liniowe muszą kupować od firm produkujących takie rozwiązania. Są to rozwiązania bardzo drogie i ich zastosowanie powodowało- by nadmierną cenę i prawdopodobnie niemożliwość sprzedaży takich maszyn na rynku. Dodatkowo rozwiązanie, które wprowadziliśmy, czyli silniki o wysokiej gęstości mocy, wykorzystując specjalne, nowoczesne materiały, o wysokiej indukcji nasycenia, które same w sobie są drogie, podrożyłoby te napędy w przypadku innych firm jeszcze bardziej, a obrabiarki już by były w zasadzie niesprzedawalne ze względu na bardzo wysoką cenę. Nasza firma, dzięki optymalizacji produkcji napędów liniowych, cały czas rozszerza ofertę maszyn z takimi napędami.